專利名稱：：電池正極極片及制作方法以及具有該電池正極極片的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電池極片，特別涉及一種電池正極極片及其制作方法，以及具有該電池正極極片的電池。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的巻繞型電池正極極片、例如鎳電池的制作采用濕法涂片的方法，首先進(jìn)行前期漿料混合及涂布的制片工作，然后再將涂好的正極極片進(jìn)行輥壓，并將正極極片壓實(shí)以提高電池正極的填充密度。為了達(dá)到高容量電池正極的高填充密度，輥壓而成的正極極片變得很脆，很硬，以至于在制作電池過程中進(jìn)行電池巻繞的時候容易斷裂。因此由上述電池正極極片制成的電池由于正極極片斷裂的影響造成電池內(nèi)阻很高，不利于電池放電，使用壽命也受到影響。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的電池正極極片在進(jìn)行電池巻繞時容易斷裂，并造成巻制而成的電池使用壽命不高的問題，提供一種能夠改善電池循環(huán)使用壽命且工藝簡單、使用性較強(qiáng)的電池正極極片及其制作方法，以及具有該電池正極極片的電池。本發(fā)明提供的電池正極極片包括導(dǎo)電基體和涂覆于該導(dǎo)電基體上的正極材料層，該正極極片具有兩條巻繞邊和兩條非巻繞邊，其中，該極片的正極材料層的表面具有凹槽，所述凹槽在非巻繞邊上的投影長度等于非巻繞邊的長度，且所述凹槽與所述非巻繞邊平行線的夾角不大于30度。本發(fā)明提供的電池包括電極組、電解液和電池殼體，所述電極組和電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括巻繞的電池正極極片、電池負(fù)極極片和隔板，其中所述電池正極極片為本發(fā)明提供的電池正極極片。本發(fā)明提供的電池正極極片的制作方法包括將表面涂覆有正極材料層的導(dǎo)電基體壓延，得到具有兩條巻繞邊和兩條非巻繞邊的正極極片，其中，該方法還包括在正極材料層的表面形成凹槽，所形成的凹槽在非巻繞邊上的投影長度等于非巻繞邊的長度，且所述凹槽與所述非巻繞邊平行線的夾角不大于30度。本發(fā)明提供的電池正極極片的表面包括凹槽，因此在將正極極片凹槽朝內(nèi)進(jìn)行巻繞的過程中，凹槽可以減輕巻繞產(chǎn)生的延展力，提高正極極片的柔韌度以避免其斷裂，從而避免了使用該正極極片制得的電池內(nèi)阻的升高，改善了電池的使用壽命；本發(fā)明提供的電池由于采用了上述的電池正極極片而具有較高的使用壽命；本發(fā)明提供的電池正極極片的制作方法采用帶有突楞的滾輪對涂有漿料的導(dǎo)電基體進(jìn)行輥壓，從而制成帶有凹槽的可改善電池的使用壽命的電池正極極片。圖1為本發(fā)明提供的電池正極極片的示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的電池正極極片及其制作方法以及具有該電池正極極片的電池做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明提供的電池正極極片的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的電池正極極片包括導(dǎo)電基體和涂覆于該導(dǎo)電基體上的正極材料層，該正極極片具有兩條巻繞邊1和兩條非巻繞邊2，其中，該極片的正極材料層的表面具有凹槽3，所述凹槽3在非巻繞邊2上的投影長度等于非巻繞邊2的長度，且所述凹槽3與所述非巻繞邊2平行線的夾角"不大于30度。由于在巻繞型電池的制作過程中需要將電池正極極片與隔膜紙一起巻繞，因此，如圖1所示，所述電池正極極片具有兩條巻繞邊l和兩條非巻繞邊2，在電池巻制過程中，兩條巻繞邊l被巻繞起來，兩條非巻繞邊2保持原來的狀態(tài)。為了提高電池正極極片的柔韌度以避免在巻繞過程中斷裂，凹槽3在非巻繞邊2上的投影長度等于非巻繞邊2的長度。凹槽3可以與電池正極極片的非巻繞邊2平行，也可以不與非巻繞邊2平行。如圖1所示，凹槽3不與非巻繞邊2平行時，凹槽3與所述非巻繞邊2的夾角"不大于30度。為了便于制造和使用，優(yōu)選情況下，所述凹槽3與所述非巻繞邊2平行。所述凹槽3可以為一個，也可以為多個。為了更有利于增加電池正極極片的柔韌度，優(yōu)選情況下，所述凹槽為多個，凹槽在電池正極極片的巻繞邊1長度上的分布密度可以為0.25個/mm-2個/mm。當(dāng)凹槽3為多個時，同樣地，為了更有利于增加鎳電池正極極片的柔韌度，多個凹槽3相互平行。相互平行的兩個相鄰凹槽之間的距離可以為電池正極極片的巻繞邊1長度的3%-6%。優(yōu)選情況下，所述凹槽3的寬度為所述巻繞邊1長度的1.5%-3%。為了在巻繞時增加電池正極極片的柔韌度但不至于在凹槽3處斷裂，所述凹槽3的深度為所述電池正極極片厚度的2.2%-5.7%。在此所述的凹槽3的寬度和深度均指單個凹槽的寬度和深度。優(yōu)選情況下，所述電池正極極片為堿性二次電池正極極片，更優(yōu)選情況下為鎳電池正極極片。所述鎳電池正極極片的厚度通常為0.6111111-l.Omm，優(yōu)選為0.7mm-0.9mm。電池正極極片包括正極導(dǎo)電基體和正極材料，正極材料負(fù)載在正極導(dǎo)電基體上；電池負(fù)極極片包括負(fù)極導(dǎo)電基體和負(fù)極材料，負(fù)極材料負(fù)載在負(fù)極導(dǎo)電基體上。所述正極導(dǎo)電基體的種類已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，可以根據(jù)所要制成的電池的類型來選擇合適的導(dǎo)電基體，例如，對于堿性二次電池的正極極片，可以使用泡沬鎳基體、毛氈片結(jié)構(gòu)的基體、金屬穿孔板或多孔拉制金屬網(wǎng)作為導(dǎo)電基體。本發(fā)明提供的電池正極極片的制作方法包括將表面涂覆有正極材料層的導(dǎo)電基體壓延，得到具有兩條巻繞邊1和兩條非巻繞邊2的正極極片，其特征在于，該方法還包括在正極材料層的表面形成凹槽3，所形成的凹槽3在非巻繞邊上的投影長度等于非巻繞邊的長度，且所述凹槽3與所述非巻繞邊平行線的夾角不大于30度。電池正極極片可以按照常規(guī)方法進(jìn)行制備。例如，將正極材料和溶劑混合得到正極漿料，然后將正極漿料涂覆和/或填充在正極導(dǎo)電基體上，干燥，輥壓，即可得到所述電池正極極片。其中，所述干燥和壓延的方法和條件為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。例如，所述干燥的溫度一般為100-150°C。所述電池正極極片的尺寸由其所涂布的導(dǎo)電基體、輥壓的油壓壓力以及用于輥壓的滾輪寬度所決定。以鎳電池為例，在正極極片制作過程中，當(dāng)涂布漿料的鎳網(wǎng)尺寸為90mmx40mmxl.5mm、輥壓的油壓壓力在50-200T之間、以及用于輥壓的滾輪寬度在200mm-500mm之間時，制得的鎳電池正極極片的尺寸為(92-95)mmx(40-41)mmx(0.7-0.9)mm。為了增加電池正極極片的柔韌度，本發(fā)明提供的電池正極極片的制作方法還包括在正極材料層的表面形成凹槽3，凹槽3可以通過多種方法形成，例如可以在對表面涂覆有正極材料層的導(dǎo)電基體進(jìn)行壓延之前在正極材料層的表面形成凹槽3，或在進(jìn)行壓延的同時形成凹槽3，或在壓延之后形成凹槽3。為了便于操作，優(yōu)選情況下，在對表面涂覆有正極材料層的導(dǎo)電基體進(jìn)行壓延的同時在正極材料層的表面形成凹槽3。因此，形成所述凹槽3的方法包括用表面帶有突楞的滾輪對表面涂覆有正極材料層的導(dǎo)電基體壓延，使得制成的電池正極極片表面具有由突楞輥壓形成的上文中所述的凹槽3，從而減輕了電池正極極片巻繞產(chǎn)生的延展力，提高了電池正極極片的柔韌度。同樣地，為了提高電池正極極片的柔韌度以避免在巻繞過程中斷裂，所述突楞形成的凹槽3在非巻繞邊上的投影長度等于非巻繞邊的長度，且所述凹槽3與所述非巻繞邊平行線的夾角不大于30度。所述突楞可以為一個，也可以為多個。使用表面帶有一個突楞的滾輪對電池正極極片進(jìn)行反復(fù)輥壓也可以形成多條凹槽3。所述突楞的寬度、排歹;J以及高度與凹槽3的寬度、排列以及深度相同。優(yōu)選情況下，為了使得輥壓形成的凹槽3與電池正極極片的非巻繞邊2平行，使用滾輪進(jìn)行輥壓時應(yīng)保持突楞與非巻繞邊2平行。本發(fā)明提供的電池包括電極組、電解液和電池殼體，所述電極組和電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括巻繞的電池正極極片、電池負(fù)極極片和隔板，電池正極極片為上述的電池正極極片。本發(fā)明提供的電池可以是任何帶有巻繞電極組的電池，如二次電池，特別是堿性二次電池(如鎳氫二次電池)或鋰二次電池。一般來說，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)和粘合劑，所述正極材料還可以包括導(dǎo)電劑。隨著電池的不同，所述正極活性物質(zhì)、粘合劑及導(dǎo)電劑也不同。所述正極活性物質(zhì)、粘合劑及導(dǎo)電劑的種類及含量為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。以鎳氫二次電池為例，正極材料含有氫氧化鎳粉末、鈷添加劑和粘合劑。其中，氫氧化鎳為正極活性物質(zhì)；所述鈷添加劑可以選自Co、C0(OH)2、Co203、Co304、CoO中的一種或幾種；所述粘合劑可以選自羧甲基纖維素、8甲基纖維素、聚丙烯酸鈉、聚四氟乙烯、羥丙基甲基纖維素中一種或幾種。以氫氧化鎳的重量為基準(zhǔn)，以鈷元素計，鈷添加劑的含量優(yōu)選為大于零至10重量％，更優(yōu)選為2-7重量％;粘合劑的含量優(yōu)選為0.01-5重量％，更優(yōu)選為0.02-3重量％。在制備正極漿料時，優(yōu)選使用水作為溶劑。以氫氧化鎳的重量為基準(zhǔn)，所述溶劑的含量優(yōu)選為15-40重量％，更優(yōu)選為20-35重量/o。按照本發(fā)明所提供的電池，隔板設(shè)置于電池正極極片和負(fù)極極片之間，具有電絕緣性能和液體保持性能，并使所述電極組和電解液一起容納在電池殼體中。以鎳氫二次電池為例，所述隔板可以選自如聚烯烴微多孔膜、聚乙烯氈、玻璃纖維氈、或超細(xì)玻璃纖維紙。所述隔板的位置、性質(zhì)和種類為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。所述負(fù)極極片的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，負(fù)極極片包括導(dǎo)電基體及涂覆和/或填充于導(dǎo)電基體上的負(fù)極材料，所述負(fù)極材料包括負(fù)極活性物質(zhì)和負(fù)極粘合劑。以堿性二次電池為例，所述負(fù)極材料含有主組分和粘合劑，所述主組分選自鎘的氧化物和/或氫氧化物、鋅的氧化物和/或氫氧化物、或者儲氫合金。所述儲氫合金可以選自能作為堿性二次電池負(fù)極主要組分的任何儲氫合金，該儲氫合金可以將堿性電解液在電化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的氫吸收，并且，在放電時能夠使吸收的氫可逆地解析。所述粘合劑可以選自羧甲基纖維素、甲基纖維素、聚丙烯酸鈉、聚四氟乙烯、羥丙基甲基纖維素中一種或幾種。以所述主組分的重量為基準(zhǔn)，粘合劑的含量優(yōu)選為0.01-5重量％，更優(yōu)選為0.02-3所述負(fù)極材料還可以含有導(dǎo)電劑，所述導(dǎo)電劑的種類已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如為石墨和/或炭黑、鎳粉。以所述主組分的重量為基準(zhǔn)，所述導(dǎo)電劑的含量為0-8重量％，更優(yōu)選為2-5重量％。所述負(fù)極的制備方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如將所述負(fù)極材料的主組分、粘合劑和溶劑以及選擇性含有的導(dǎo)電劑混和成糊狀，涂覆和/或填充在所述導(dǎo)電基體上，干燥，壓模或不壓模，即成為電池的負(fù)極。負(fù)極導(dǎo)電基體可以為泡沬鎳基體、毛氈片結(jié)構(gòu)的基體、金屬穿孔板或多孔拉制金屬網(wǎng)。所述溶劑優(yōu)選為水，溶劑的用量優(yōu)選為所述主組分的15-40重量％，更優(yōu)選為20-35重量％。所述電解液為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，可以根據(jù)所要制成的電池的類型來選擇合適的電解液，例如，對于堿性二次電池，所述電解液可以為氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液、氫氧化鋰水溶液中的一種或幾種。所述電解液的濃度一般為4-9當(dāng)量/升。按照本發(fā)明提供的電池的制備方法，除了所述正極極片按照本發(fā)明提供的方法制備之外，其它步驟為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。一般來說，通過隔膜層將正極極片和負(fù)極極片纏繞隔開形成電極組，將得到的電極組和電解液密封在電池殼中，即可得到本發(fā)明提供的電池。位于正極與負(fù)極之間的隔膜層的巻繞方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。下面通過實(shí)施例來對本發(fā)明做更加詳細(xì)的描述。實(shí)施例1該實(shí)施例以鎳氫電池正極極片為例，用以說明本發(fā)明提供的電池正極極片。將10.00g的球形Ni(OH)2(長優(yōu)提供)、0.70g濃度為2重量y。的粘結(jié)劑羧甲基纖維素(CMC)、0.15g聚四氟乙烯(PTFE)以及2.00g去離子水混合均勻，得到正極漿料。將所述正極漿料涂布于面密度為320g/m2、尺寸為90mmx40mmxl.5mm的鎳網(wǎng)上，120。C烘干之后使用帶有突楞的滾輪對涂好的正極極片進(jìn)行輥壓，所述突楞與正極極片的非巻繞邊2相互平行，使用滾輪的油壓壓力為50噸，滾輪寬度為400mm，滾輪的突楞高度為20微米，滾輪上突楞的條數(shù)為250條，每條突楞相互平行，制成尺寸為92mmx40mmx0.85mm的正極極片。所制成的正極極片表面具有46個深度為20微米的凹槽。實(shí)施例2.該實(shí)施例以鎳氫電池正極極片為例，用以說明本發(fā)明提供的電池正極極片。按照與實(shí)施例1相同的方法制得尺寸為92mmx40mmx0.85mm的正極極片。不同的是，在制作正極極片時，用于進(jìn)行輥壓的滾輪的突楞高度為25微米，因此所制成的正極極片表面的凹槽深度為25微米。實(shí)施例3該實(shí)施例以鎳氫電池為例，用以說明本發(fā)明提供的具有本發(fā)明提供的電池正極極片的電池。(1)制作鎳氫電池正極極片鎳氫電池正極極片采用實(shí)施例1中的制作方法制成。(2)制作鎳氫電池負(fù)極極片將12g儲氫合金粉(達(dá)博文提供)、l.Og濃度為3重量％的粘結(jié)劑羥丙基甲基纖維素(HPMC)、0.2g聚四氟乙烯(PTFE)和2.5g去離子水混合均勻，得到負(fù)極漿料。將該負(fù)極漿料涂布于102mmx41mmx0.06mm的鋼帶上，12(TC烘干、輥壓之后制成尺寸為110mmx41mmx0.25mm的負(fù)極極片。(3)組裝鎳氫電池將上述正極極片和負(fù)極極片加上面密度為60g/m2的隔膜紙，巻繞后裝入AA型鋼殼，注入1.5g電解液(電解液含有1mol/L的NaOH、6mol/L的KOHii和0.5g/L的LiOH)，制成容量為2400mAh的AA型號的鎳氫電池A。采用上述方法制得容量為2400mAh的AA型號的鎳氫電池A共50支。實(shí)施例4該實(shí)施例以鎳氫電池為例，用以說明本發(fā)明提供的具有本發(fā)明提供的電池正極極片的電池。按照實(shí)施例3中的方法制成容量為2400mAh的AA型號的鎳氫電池B，其中鎳氫電池B的正極極片采用實(shí)施例2中的方法制得。采用上述方法制得容量為2400mAh的AA型號的鎳氫電池B共50支。對比例1該對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的鎳氫電池正極極片。按照與實(shí)施例1相同的方法，制成尺寸為92mmx40mmx0.85mm的正極極片，不同的是，在制作電池正極極片時，采用不帶有突棱的滾輪對涂好的正極極片進(jìn)行輥壓，因此所制成的正極極片表面不具有凹槽。對比例2該對比例用于說明現(xiàn)有技術(shù)的鎳氫電池。按照與實(shí)施例3相同的方法，制成容量為2400mAh的AA型號的鎳氫電池C，不同的是，在制作鎳氫電池時所用的正極極片為對比例1中的正極極片。采用'上-述方法制得容量為2400mAh的AA型號的鎳氫電池C共50支。實(shí)施例5-6實(shí)施例5-6分別用于測定實(shí)施例3-4制得的鎳氫電池的電池循環(huán)性能。采用上海萬方電子有限公司生產(chǎn)的DC-2電池檢測儀器，按照正C61951-2、GB/T15100-2003標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法，對制成的鎳氫電池采用1C充放電循環(huán)150次，測定實(shí)施例3-4所制得的50支鎳氫電池A的內(nèi)阻和循環(huán)性能，取平均值，結(jié)果如表l所示。對比例3對比例3用于測定對比例2制得的鎳氫電池的電池循環(huán)性能。采用上海萬方電子有限公司生產(chǎn)的DC-2電池檢測儀器，按照IEC61951-2、GB/T15100-2003標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法，對制成的鎳氫電池采用1C充放電循環(huán)150次，測定對比例2所制得的50支鎳氫電池C的內(nèi)阻和循環(huán)性能，取平均值，結(jié)果如表l所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從表1所示的測定結(jié)果可以看出，實(shí)施例5的內(nèi)阻較對比例3低3.3mQ，即減小了22.1%，而1C容量保持率則增加了6.2%;實(shí)施例6的內(nèi)阻較對比例3低3.1mQ，即減小了20.8%，而1C容量保持率則增加了5.4%。因此，本發(fā)明提供的電池正極極片及其制作方法以及具有該電池正極極片的電池工藝簡單，使用性較強(qiáng)，能夠避免電池內(nèi)阻升高，改善電池循環(huán)性能，提高電池的循環(huán)使用壽命。權(quán)利要求1.一種電池正極極片，該電池正極極片包括導(dǎo)電基體和涂覆于該導(dǎo)電基體上的正極材料層，該正極極片具有兩條卷繞邊(1)和兩條非卷繞邊(2)，其特征在于，該極片的正極材料層的表面具有凹槽(3)，所述凹槽(3)在非卷繞邊(2)上的投影長度等于非卷繞邊(2)的長度，且所述凹槽(3)與所述非卷繞邊(2)平行線的夾角α不大于30度。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池正極極片，其中，所述凹槽(3)與所述非巻繞邊(2)平行。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池正極極片，其中，所述凹槽(3)為多個，多個凹槽(3)相互平行。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池正極極片，其中，所述凹槽(3)的寬度為所述巻繞邊(1)長度的1.5%-3%，所述凹槽(3)的深度為所述電池正極極片厚度的2.2%-5,7%。5.—種電池，該電池包括電極組、電解液和電池殼體，所述電極組和電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述電極組包括巻繞的電池正極極片、電池負(fù)極極片和隔板，其特征在于，所述正極極片為權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電池正極極片。6.—種電池正極極片的制作方法，該方法包括將表面涂覆有正極材料層的導(dǎo)電基體壓延，得到具有兩條巻繞邊(1)和兩條非巻繞邊(2)的正極極片，其特征在于，該方法還包括在正極材料層的表面形成凹槽(3)，所形成的凹槽(3)在非巻繞邊上的投影長度等于非巻繞邊的長度，且所述凹槽(3)與所述非巻繞邊平行線的夾角a不大于30度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，形成所述凹槽(3)的方法包括用表面帶有突楞的滾輪對表面涂覆有正極材料層的導(dǎo)電基體進(jìn)行壓延。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述滾輪為表面帶有一個突楞的滾輪，使用滾輪進(jìn)行壓延時保持該突楞與所述非巻繞邊(2)平行。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述滾輪為表面帶有多個彼此平行的突楞的滾輪，使用滾輪進(jìn)行壓延時保持多個突楞與所述非巻繞邊(2)平行。10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述突楞的寬度為所述巻繞邊(1)長度的1.5%-3%，所述突楞的高度為所述電池正極極片厚度的2.2%-5.7%。全文摘要本發(fā)明提供的電池正極極片包括導(dǎo)電基體和涂覆于導(dǎo)電基體上的正極材料層，該正極極片具有兩條卷繞邊和兩條非卷繞邊，其中，該極片的正極材料層的表面具有凹槽，所述凹槽在非卷繞邊上的投影長度等于非卷繞邊的長度，且所述凹槽與所述非卷繞邊平行線的夾角不大于30度；本發(fā)明提供的電池的正極極片為本發(fā)明提供的正極極片；本發(fā)明提供的電池正極極片的制作方法包括在正極材料層的表面形成凹槽，所形成的凹槽在非卷繞邊上的投影長度等于非卷繞邊的長度，且所述凹槽與所述非卷繞邊平行線的夾角不大于30度。采用本發(fā)明提供的電池正極極片及其制作方法以及具有該電池正極極片的電池能夠改善電池循環(huán)性能，提高電池的循環(huán)使用壽命。文檔編號H01M4/02GK101453008SQ20071018778公開日2009年6月10日申請日期2007年11月30日優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日發(fā)明者郭文天,黃政益申請人:比亞迪股份有限公司